Una descripción general de la tecnología ultrasónica en la purificación del agua

Por Matthew Taylor, investigador asociado y escritor de Save The Water™ |30 de marzo de 2021

No todas las tecnologías de purificación de agua se adaptan eficazmente a una situación determinada.Por ejemplo, su capacidad para eliminar algunos contaminantes del agua, su costo y su capacidad los limitan.Necesitamos nuevas tecnologías para abordar estos problemas.La tecnología ultrasónica podría proporcionar una solución.

¿Qué es la tecnología ultrasónica?

La tecnología ultrasónica funciona sobre la base de ondas ultrasónicas.Se trata de ondas de alta frecuencia que son demasiado altas para que un ser humano las escuche, generalmente de 20 kilohercios o más.Los dispositivos ultrasónicos producen estas ondas, que viajan a través del agua como ondas de presión.Unos dispositivos llamados transductores convierten la energía eléctrica en vibración.Los transductores suelen producir estas ondas.

Hay dos tipos de transductores: transductores piezoeléctricos y transductores magnetoestrictivos.En los transductores piezoeléctricos, la vibración se crea utilizando cristales piezoeléctricos.Estos cristales vibran cuando la electricidad los atraviesa.En los transductores magnetoestrictivos, la corriente eléctrica pasa a través de bobinas, lo que forma un campo magnético.Como resultado, el transductor’El núcleo se expande y se contrae.

¿Cómo funciona para purificar el agua?

Los dispositivos ultrasónicos producen ondas de presión.Estas ondas constan de presión positiva y negativa, que se alternan en ciclos.En el agua, cuando la presión supera al agua.’A medida que la resistencia a la tracción, que es su capacidad para resistir una fuerza que tiende a separarlo, comienza a ocurrir un proceso llamado cavitación.

Durante la cavitación, se forman burbujas, crecen y luego implosionan.La presión y la temperatura aumentan hasta niveles enormes dentro de las burbujas.Cuando implosionan, liberan una gran cantidad de energía en forma de onda de choque.Estas ondas de choque pueden descomponer la materia orgánica.Por lo tanto, la tecnología ultrasónica puede abordar la contaminación bacteriana y de algas en el agua.Podríamos utilizar la tecnología ultrasónica, por ejemplo, para mitigar la proliferación de algas nocivas en los Grandes Lagos.

Las ondas ultrasónicas se pueden producir de forma continua o mediante un pulso.En el tratamiento del agua, suelen producirse de forma continua para que puedan purificar el agua de forma más eficaz.Las burbujas que se forman con ondas ultrasónicas pulsantes producen menos energía cuando estallan, lo que las hace menos efectivas.

¿Cuáles son los beneficios del uso de tecnología ultrasónica en la purificación del agua?

La tecnología ultrasónica tiene varios beneficios en la purificación del agua:

Reducción de turbidez: La turbidez se refiere a qué tan clara es el agua.La tecnología ultrasónica puede ayudar a que el agua sea menos turbia, reduciendo su turbidez.Un estudio de 2011 encontró que las ondas ultrasónicas pueden reducir la turbidez hasta en un 76%.

Desinfección del agua: las ondas ultrasónicas son muy efectivas para abordar la contaminación bacteriana y de algas en el agua.Las burbujas formadas durante el proceso de cavitación alcanzan una temperatura de miles de grados y una presión de miles de atmósferas.La implosión resultante y la posterior onda de choque, el estrés y el cambio repentino de temperatura matan a las bacterias.Como resultado, esto limita las bacterias.’s capacidad de reproducirse.Un estudio de 1997, por ejemplo, encontró que después de 15 minutos de exposición a ultrasonidos, el 80% de las bacterias E. coli en el agua potable morían.

Degradación de contaminantes orgánicos: la tecnología ultrasónica puede descomponer contaminantes orgánicos distintos de las bacterias y las algas.También puede descomponer contaminantes orgánicos como pesticidas, fenol e incluso explosivos.Un estudio de 2004, por ejemplo, encontró que las ondas ultrasónicas degradaban casi por completo ciertos hidrocarburos, incluidos la naftaleno y el acenaftileno, en el agua.

Desarrollos futuros para la tecnología ultrasónica

La tecnología ultrasónica también tiene desventajas que los investigadores deben abordar antes de que pueda generalizarse:

Nueva tecnología: los investigadores deben realizar más investigaciones y análisis para que los sistemas ultrasónicos sean más fáciles de diseñar.Necesitan seguir desarrollando modelos de datos teóricos para estandarizar el diseño de dispositivos ultrasónicos.Podemos aumentar el uso de dispositivos ultrasónicos una vez que desarrollen estos modelos.Lo más importante es que esto nos permitirá ampliarlos para purificar mayores volúmenes de agua.

Costo prohibitivo: las tecnologías ultrasónicas pueden tener altos costos de mantenimiento.Esto se debe al mantenimiento y reemplazo de la sonda de ultrasonido, que se daña durante la actividad ultrasónica.

Se pueden romper fácilmente: Si los dispositivos ultrasónicos se estropean, es posible que necesiten que un especialista los repare.Este requisito puede dejar una zona sin tratamiento de agua durante algún tiempo.Por tanto, son mucho más habituales las tecnologías más asequibles y fáciles de reparar.

Con suerte, la tecnología ultrasónica será más accesible, confiable y asequible.Esta tecnología es otra herramienta valiosa que podemos utilizar para hacer que el agua sea más limpia para todos.